Получение соляной кислоты. Печи синтеза соляной кислоты

Производительность: 30 MTPD HCl (100%) в виде 32% водяного раствора кислоты (40°C).

(* необходимое давление на входе горелки)

* обычное расположение

Принцип работы:

HCl получается при сжигании водорода и хлора, затем абсорбируется водой и охлаждается. Процесс сжигания строго контролируется для обеспечения полной безопасности.

Во время процесса сжигания хлор и водород реагируют в равных объемах и производят газ HCl:

H2 + Cl2->2 HClg

Эта экзотермическая реакция генерирует пламя температурой около 2500°С и тепловую нагрузку примерно в 1000 kcal/kг HCl при производстве охлажденного 33% водного раствора HCl.

Процесс горения работает при небольшом излишке Н2 выше стехиометрических условий (обычно 5%). Работа этой системы с излишком Н2 гарантирует полное сжигание Cl2, тем самым предотвращая его выход в атмосферу, и производство очень чистой соляной кислоты.

Установка синтеза:

Основная часть процесса это установка синтеза (или встроенная горелка-абсорбер), которая сконструирована из пропитанных графитных материалов, заключенных в охлаждаемую водой стальную оболочку.

Функции установки синтеза:

• Сжигание
• Охлаждение газа
• Абсорбция
• Охлаждение раствора

Газы азот и хлор поступают в верхнюю часть установки синтеза и сжигаются в специальной горелке, обеспечивающей полное сжигание. Эта горелка состоит из двух специальных трубок, установленных внутри корпуса (пропитанный графит). Трубки горелки закреплены в уплотненном блоке и легко достаются при тех.обслуживании. Горелка имеет один входной фланец для хлора и другой для водорода.

Добавление абсорбирующей воды к газу HCl производится сверху. Газы и абсорбирующая вода распределяются в многоярусных графитовых блоках для охлаждения в вертикальных каналах при противоположном потоке охлаждающей жидкости.

Газ или раствор HCl контактирует только с частями (пропитанный графит), тем самым устраняя проблемы коррозии. На выходе графитовых блоков сепаратор газа/жидкости отделяет раствор HCl от газа, который затем обрабатывается в газоочистителе для извлечения оставшегося неабсорбированного газа HCl.

Установка синтеза работает при давлении близком к атмосферному, но она защищена от чрезмерного давления разрывным диском, который располагается на дне и продувается к дренажному колодцу под установкой синтеза.

В случае чрезмерного давления диск разрывается, выпуская давление вниз к коллектору. Количество жидкости и пара, высвобождаемого после разрыва диска, относительно мало, и выполняет функцию остановки установки во время работы.

Система может быть оборудована дистанционной автоматической системой сжигания, которая использует запальный зажигатель. Это обеспечивает запуск установки или какой-либо стадии «одной кнопкой».

Установки синтеза характеризуются преимуществами горением сверху вниз:

• Уникальная горелка позволяет сжигать весь хлор только с 5% стехиометрическим излишком водорода.
• Горение сверху вниз предотвращает абсорбирующий раствор от попадания в горячую горелку, что может ее повредить.
• Горение сверху вниз устраняет поглощение газа, который может содержать несожженные или токсические материалы.
• Горение сверху вниз с меньшим технологическим объемом делает возможным механической конструкции установки работать под высоким давлением. Механическое сопротивление выше, безопасность растет. Печи HCl могут быть сконструированы в соответствии с ASME (не со штампом «U»)
• Горение сверху вниз позволяет избежать дренажа конденсата в печь. Система полностью закрыта во время работы, что повышает безопасность.

Колонна* с двумя уплотнительными элементами -> * типичная схема: не контрактная

Колонна:

Цель колонны «промывать» газы, идущие со дна абсорбера. Компоненты газа в основном инертные с несожженным водородом и небольшим количеством неабсорбированного HCl.

Абсорбирующая вода поступает сверху башни через распределитель и течет вниз на уплотнение (обычно углеродные кольца Рашига), а газы идут вверх для выброса в атмосферу. Во время этой операции, оставшийся HCl абсорбируется.

Колонна полностью сделана из (пропитанный графит) и включает термопарокарман для установки датчика температуры. После сборки и гидротеста в цехе, она поставляется в виде отдельных частей (кроме установок на общей раме) и собирается на месте.

Гаситель водородного пламени:

Водородный трубопровод оснащен одним пламегасителем, расположенным прямо у входа горелки. Он разработан для предотвращения обратной вспышки водорода в трубе. Он также действует как сепаратор тумана и пыли, когда газ влажный или загрязненный. Он предотвращает попадание капель, которые могут вызвать разрыв трубы горелки или дополнительный скачок давления в горелке. В этом случае она должна часто или постоянно высушиваться через глубокий или U-образный отстойник (конденсатоотводчик).

Гаситель водородного пламени сделан из углеродистой стали, содержит кольцевую набивку Рашига и имеет одно дренажное отверстие.

Запуск вентилятора:

Нет необходимости: запускается вместе со сжатым воздухом.

Безопасность:

Принцип централизованного управления системы синтеза соляной кислоты HCl Synthesis System это «Fail Safe» («Отказоустойчивость»), что определяется размыканием контактов при нештатном режиме.

•  стандартной упаковке предусмотрены защитные блокировки для предотвращения системы от запуска или для самоостановки и продувки
• Погасание факела
• Низкое охлаждение воды
• Низкая абсорбция воды
• Поломка предохранительного диска
• Перебои электропитания
• Очень высокий уровень в буферном резервуаре (только для варианта с резервуаром и насосом)
• Низкое давление N2, которое используется для продувки установки (только при запуске)
• Низкое давление воздуха (только для установок на общей раме)
• Любые другие защитные блокировки, указанные пользователем (низкое отношение H2/Cl2, низкое давление Н2…)

Во время работы, при любом из вышеуказанных случаев, установка синтеза останавливается сама так, чтобы могла быть проведена продувка азотом.

Управление процессом:

Существуют две переменные управления процессом.

• Регулирование соотношения потоков H2 и Cl2

Регулирование гарантирует верное соотношение H2 / Cl2 (обычно 1.05 H2 /1.00 Cl2). Пропорции H2 и Cl2 измеряются калиброванной измерительной диафрагмой, установленной на подводах газов H2 и Cl2. Измеряется дифференциальное давление, извлекается квадратный корень, и сигналы направляются к системе управления. Регулятор соотношения сравнивает оба сигнала и затем передает сигнал контрольному клапану Cl2, который регулирует поток Cl2 для установки верного соотношения с потоком Н2.

• Норма выработки

Для увеличения производительности доля H2 увеличивается до желаемой величины. Доля Cl2 корректируется в тот же момент для верного соотношения H2/Cl2. Что касается абсорбирующей воды, значение задается оператором, а расход автоматически корректируется в соответствии с изменением Сl2. Допустимый темп увеличения изучается опытным путем, т. к. большие шаги приращения могут создать нарушение условий процесса из-за излишка инертного газа (Н2) в процессе сгорания.

Примечание: Контроль концентрации (раствор кислоты)

Когда расход абсорбирующей воды скорректирован в соответствии с расходом Cl2, тем самым устанавливается концентрация кислоты. Контроль концентрации основан на ожидании, а не на реакции. Более того, в установках трубопровод всегда оснащен патрубком отбора для измерения плотности кислоты и смотровым стеклом для проверки цвета продукта. Полученная величина плотности кислоты позволяет подсчитать ее концентрацию. Если она не соответствует заданной концентрации, поток абсорбирующей воды может быть отрегулирован оператором с помощью контрольного клапана.

Автоматический запуск:

В дополнение к вышеуказанному регулированию, порядок запуска (зажигание + замещение воздух/Cl2) может полностью контролироваться дистанционно, обеспечивая запуск всей установки «нажатием одной кнопки». В этом случае установка должны иметь растопочную (пилотную) горелку.

Автоматическая система зажигания:

Компания разработала надежную автоматическую систему зажигания, которая позволяет установке HCl работать с безопасным и дистанционно контролируемым зажиганием. Система имеет пилотную горелку, которая безопасно зажигает контрольные (пилотные) потоки водорода и воздуха для горения, которые в свою очередь безопасно зажигают основной водород и основной воздух для горения в основной горелке установки синтеза. Когда основная горелка включена, пусковой факел тушится и контрольные (пилотные) потоки водорода и воздуха для горения замещаются постоянным низким потоком азота. Затем основной воздух для горения замещается основным Cl2 пока сжигаются только Н2 и Cl2. Вывод воздуха и ввод Cl2 может осуществляться вручную или автоматически из удаленного пункта.

Измерительные приборы:

Линия хлора

• Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром
• Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
• Автоматический двухпозиционный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и двумя концевыми выключателями EExi

Воздушная линия запуска

• Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
• Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром

Линия водорода

• Диафрагменный расходомер с EExd дифманометром
• Расходный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и позиционером EExd
• Автоматический двухпозиционный клапан с соленоидным управляющим клапаном EExd и двумя концевыми выключателями EExi

Линия абсорбирующей воды

• Диафрагма с EExd дифманометром или электромагнитный расходомер EExi и реле низкого расхода EExi
• Расходный клапан с позиционером EExd

Линия азота

• Реле низкого давления EExi
• 2 автоматических двухпозиционных клапана с соленоидным управляющим клапаном EExd и 1 концевым выключателем EExi

Линия охлаждающей воды

• Индикатор расхода (локальный) с реле низкого расхода EExi (один на охлаждающий контур)

В установке синтеза

• Разрывная мембрана с переключателем (поставляется собранной с установкой синтеза)

В камере сжигания

• Фотоэлемент определения пламени с корпусом EExd с реле и усилителем

В колонне

• Температурный датчик EExd PT100 с трансмиттером

Система автоматического зажигания

• Пилотная горелка + трансформатор с корпусом (EExd II CT5) + провод зажигания + 2 ручных клапана
• Автоматические двухпозиционные клапаны с соленоидным управляющим клапаном EExd для воздуха, водорода и азота
• Редуктор давления воздуха, водорода и азота

Шкафы управления

Предлагаемая система гарантирует зажигание, безопасность и контроль. Она включает:

• Один главный шкаф, расположенный в диспетчерском пункте или на заводе рядом с установкой оборудован одним программируемым контроллером PLC Siemens и регуляторами. Регуляторы не включены, если данный шкаф соединен с одной распределительной вычислительной системой (DCS), обеспечивающей функции управления. В этом случае шкаф обеспечивает порядок зажигания и функции безопасности
• Одну контрольно-распределительную коробку с кабелями установки и локальной панели главного шкафа

~ Кабели внутри границы поставки поставляются с установками на общей раме, только если шкаф включен в объем поставки.

Опция резервуара и насосов используется для перекачки готовой кислоты в резервуар-хранилище и при необходимости для рециркуляции части кислоты в колонну. Включает:

• Два горизонтальных центробежных насоса для одинарного механического уплотнения (один в запасе)
• Один буферный резервуар «FRP / PVC» (2 m³) с уровнемером, соединенным с реле уровня EExi -low/high- (высокий/низкий) и аварийным устройством уровня — high/high- (высокий/высокий)
• Соединительный трубопровод
• Шаровые клапаны PVC
• Один локальный пульт управления для насосов (только если шкафы управления оснащены нашей компанией)

Конструкция разработана для поддержки и доступа к оборудованию. Она собрана в нашем цехе и поставляется «под ключ» в 1 или 2 частях.

Она имеет четыре площадки: нижнюю, площадку для доступа к предохранительному диску, рабочую и верхнюю площадку. Каждая площадка ограждена, кроме нижней, и все площадки оборудованы решетчатым люком (размер 19×19 мм — оцинкованная сталь). Отметка границы поставки по трубопроводу около 12 м высотой.

Доступ к рабочей площадке имеет лестницу (не включена в данное предложение).

Для подъема на верхнюю площадку используется лестница.

Конструкция сделана и оцинкованной углеродистой стали и рассчитана на скорость ветра 41.6 м/с в сейсмических зонах. Углеродистая сталь класса S 235 JR (или эквивалент).

Конструкция оборудована необходимыми монтажными петлями для разгрузки с платформы ивозведения на месте.

На каждой площадке предусмотрена одна кнопка аварийной остановки. Разводка кабелей приборов внутри стальной конструкции сделана нашей компанией. Разводка кабелей между стальной конструкцией (кабельный ящик) и диспетчерским пунктом делается заказчиком. Необходимое освещение обеспечено на каждой площадке (по одному на каждой площадке).

Габаритные размеры основной конструкции длина х ширина х высота (L x W x H): 3.2×3×20 m